内容正文:
第05讲:实验:探究小车速度随时间变化的规律
【考点归纳】
· 考点一:计算某点的瞬时速度
· 考点二:探究速度随时间变化的规律
· 考点三:逐差法求加速度
· 考点四:图像法处理实验数据
【知识归纳】
知识点一、实验原理
1.利用纸带计算瞬时速度:以纸带上某点为中间时刻取一小段位移,用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度.
2.用v-t图像表示小车的运动情况:以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,用描点法画出小车的v-t图像,图线的倾斜程度表示加速度的大小,如果v-t图像是一条倾斜的直线,说明小车的速度是均匀变化的.
知识点点二、实验器材
打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长铝板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸.
知识点三、实验步骤
1.如图所示,把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面.铝板上放一个可以左右移动的小车,小车一端连接穿过打点计时器的纸带,另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳.
2.把小车停在靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置.先启动打点计时器,后放开小车(填“启动打点计时器”或“放开小车”),让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一行小点.随后,立即关闭电源.
3.换上新纸带,并增减所挂槽码(或在小车上放置重物),重新操作两次.
知识点四、数据记录
1.采集数据
舍掉纸带开头一些过于密集的点,找一个适当的点作为计时起点.可选择相隔0.1 s(或更短)的若干计数点进行测量.
如图所示,先测量出各个计数点到计时起点的距离:x1、x2、x3、x4、x5…,再计算出相邻的两个计数点间的距离:Δx1=x1,Δx2=x2-x1,Δx3=x3-x2,Δx4=x4-x3,Δx5=x5-x4,…,填入自己设计的表中.
2.求各计数点的瞬时速度
(1)各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替,即v1=,v2=,…
T为相邻两个计数点间的时间间隔,若交流电源频率为50 Hz,每5个点取一个计数点(中间隔4个点),则T=0.1 s.
(2)设计表格并记录相关数据
位置编号
0
1
2
3
4
5
6
…
时间t/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
v1/(m·s-1)
v2/(m·s-1)
v3/(m·s-1)
…
知识点五、数据分析
1.在坐标纸上建立直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示速度,并根据表格中的数据在坐标系中描点.
2.画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点,不在直线上的点均匀分布在直线的两侧,偏差比较大的点忽略不计,如图所示.
3.观察所得到的直线,分析物体的速度随时间的变化规律.
4.根据所画v-t图像求出小车运动的加速度a=.
知识点六、注意事项
1.开始放开小车时,应使小车靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器.
2.先启动打点计时器,等打点稳定后,再放开小车(填“启动打点计时器”或“放开小车”).
3.打点完毕,立即关闭电源.
4.选取一条点迹清晰的纸带,舍掉开头点迹密集部分,选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别),弄清楚所选的时间间隔T等于多少.
5.不要分段测量各段距离,应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离
【题型归纳】
题型一:计算某点的瞬时速度
1.(20-21高一上·云南文山·期中)打点计时器研究小车速度随时间的变化规律,得到如图所示的一条纸带:
(1)纸带做 直线运动选填“匀速”或“变速”;
(2)打点计时器接 (填交流、直流)电源,已知交流电源的频率是50Hz,则A、B两点间的时间间隔为 s;
(3)测得,,则打B点时物体的瞬时速度为 (结果保留两位小数)。
2.(20-21高一上·安徽黄山)
(1)电磁打点计时器使用电压约为 的 (选填“交流”或“直流”)电源。
(2)在“练习使用打点计时器”的实验中,利用重物牵引小车,用电磁打点计时器打点,打点的频率为f=50 Hz,实验时得到一条清晰的纸带。取纸带上的A、B、C……共7个点进行研究,这7个点和刻度尺标度的对应关系如图所示。
①小车相对图中方位向 (选填“左”或“右”)运动;
②A点到D点对应的平均速度是 m/s,F点对应的瞬时速度是 m/s;(以上两空均保留三位有效数字)
③如果当时交变电流的频率是f=51 Hz,而计算时仍按f=50 Hz,那么速度的测量值将 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
3.(21-22高一上·浙江绍兴·期末)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中:
(1)图1所示的打点计时器是 (填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”),它是一种使用交变电源的计时仪器,工作电压约为 (填“8V”或“220V”);
(2)图2是小王同学在实验时该打点计时器的纸带安装方式,他的安装方式 ;(填“正确”或“错误”)
(3)图3是小杨同学获得的一条纸带,A、B、C、D是纸带上的四个计数点,每两个相邻计数点间有4个点图中没有画出,打点计时器的频率为50Hz,则C点对应的速度是 m/s(保留两位有效数字)。
题型二:探究速度随时间变化的规律实验
4.(23-24高一上·湖北荆州·期末)某同学利用如图 1 所示装置“探究小车速度随时间变化的规律”。
(1)图1所示的计时器所用的电压为 (选填“交流 220 V”或“直流 220 V”);
(2)该同学开始实验时,先释放小车再接通电源,该同学实验操作中不恰当的地方是 ;
(3)该同学在实验中使用频率为 50 Hz的打点计时器,获得的纸带如图 2 所示,其中相邻两个计数点之间还有 4 个点没有画出,根据纸带可以求得打点计时器在打下 C 点时小车的速度为 m/s,小车的加速度大小为 m/s2(均保留两位有效数字)。
5.(23-24高一上·陕西西安·期中)某实验小组利用如图甲所示的装置来探究小车速度随时间变化的规律。
(1)为完成实验,除了图甲中标出的器材外,还需要 。
A.秒表 B.天平 C.刻度尺
(2)某次实验时小车做匀加速直线运动,实验获得的纸带及测量数据如图乙所示,A、B、C、D、E、F为相邻的六个计数点,相邻两个计数点间还有四个计时点未画出。实验时忘记标注纸带上A、B两点间的距离,下列数据中最接近xAB的是 .
A.1.20cm B.1.39cm C.1.50cm D.1.60cm
(3)已知电火花计时器连接的是频率为50Hz的交变电源,结合图乙中的测量数据,纸带上打出C点时小车的速度大小 m/s,小车的加速度大小 m/s2.(计算结果均保留两位有效数字)
6.(22-23高一上·湖北鄂州·期中)某探究小组的同学利用如图甲所示的装置“探究小车速度随时间变化的规律”,图乙是某次实验获取的一段纸带。请你根据题图回答以下问题:
(1)除了图甲中标出的器材外,还需要 。
A.弹簧测力计 B.刻度尺 C.天平 D.秒表
(2)本次实验选择的打点计时器是图 (选填“丙”或“丁”)中的计时器,该计时器的工作电压是 (选填“直流电”或“交流电”)。
(3)根据图乙中记录的实验数据,可以推算出此次实验所用的刻度尺是 。
A.毫米刻度尺 B.厘米刻度尺
(4)实验中打点计时器每隔0.02s打一个点,打出的纸带如图乙所示,则可大致判断出小车做 (选填“匀速直线”或“匀变速直线运动”),这是因为 。若纸带上相邻两个计数点之间还有四个点未画出,则打B点时小车的速度大小是 m/s(计算结果保留两位有效数字),速度方向是 (选填“从A向C”或“从C向A”)。
题型三:逐差法求加速度
7.(23-24高一上·云南大理·阶段练习)如图为做匀变速直线运动的小车带动纸带通过打点计时器打出的纸带,选出的部分计数点分别记为O、A、B、C、D、E、F,每相邻两计数点间还有四个点未画出来,打点计时器使用的是频率为50Hz的220V交流电。则:
(1)从打O点到打F点所经历时间为 s。
(2)计数点“A”处的速度为 m/s(计算结果保留两位小数)
(3)小车的加速度大小为 (计算结果保留三位有效数字)
8.(22-23高一上·贵州铜仁·阶段练习)(1)电磁打点计时器使用的电源是 (填“交流”或“交流”)电源,电源频率为时,如果每相邻的计数点间还有4个点未标出,则相邻两个计数点的时间间隔为 s。
(2)在“练习使用打点计时器”的实验中,某同学选出了一条清晰的纸带,并取其中的A、B、C…五个点进行研究,这五个点和刻度尺标度对应的位置如图所示。可求出A、C间的距离为 。
(3)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中:
(a)下列操作中正确的有 ;
A.在释放小车前,小车要靠近打点计时器 B.打点计时器应放在长木板的有滑轮一端
C.应先接通电源,后释放小车 D.电火花计时器应使用低压交流电源
(b)某同学用如图(a)所示的装置测定匀加速直线运动的加速度,打出的一条纸带如图(b)所示,A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点,相邻计数点间的时间间隔为:
Ⅰ.打点计时器打下C点时小车的速度大小为 ;
Ⅱ.由纸带所示数据可算出小车的加速度大小为 。
9.(20-21高一上·宁夏银川·期中)实验:《测定匀变速直线运动的加速度》。
(1)电磁式打点计时器的工作电压及电源是 ;
A.220V、交流电 B.220V、直流电 C.约8V、交流电 D.约8V、直流电
(2)在实验中,下列关于计数点间时间间隔的说法中正确的是 ;
A.每隔四个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.10s
B.每隔四个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔是0.08s
C.每隔五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.08s
D.每隔五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.10s
(3)某同学在做实验中,不需要的器材有 ;
A.小车 B.一端带滑轮的木板 C.打点计时器 D.学生电源 E.秒表 F.小钩码 G.刻度尺 H.纸带 I.细绳
(4)在实验中操作有如下步骤,请你合理安排操作顺序,按你的操作顺序第五步的步骤序号(只填字母)是: ;
A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面;
B.把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端,并与电源相连接;
C.换上新纸带,重做两次实验;
D.把长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌边;
E.先让小车停在靠近打点计时器处,接通电源,放开小车;
F.把一条跨过滑轮的细绳一端拴在小车上,另一端吊一钩码;
G.断开电源,取下纸带。
(5)如图所示是由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.20s,其中x1=7.05cm,x2=7.68cm,x3=8.33cm,x4=8.95cm,x5=9.61cm,x6=10.26cm,则A点的瞬时速度大小是 m/s(保留两位有效数字),小车运动的加速度计算表达式是a= (用题图所给的字母表示),加速度大小为 m/s2(保留两位有效数字)。
题型四:图像法处理实验数据
10.(23-24高一上·四川内江·阶段练习)某同学在“用打点计时器测速度”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况(交流电频率是50Hz),在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。其相邻点间的距离如图所示,每两个相邻的计数点之间有四个点未画出。(以下计算结果保留3位有效数字)。
(1)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,根据打点计时器打出的纸带,下列选项中:
A.时间间隔 B.位移 C.平均速度 D.瞬时速度
我们可以从纸带上直接得到的物理量是 ,测量得到的物理量是 ,通过计算能得到的物理量是 (填选项前的字母)。
(2)根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度,各个速度值如下表。计算出B点速度的大小 。
vB
vC
vD
vE
vF
数值/(m·s-1)
0.479
0.560
0.640
0.721
将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 。
(3)根据图像求出小车的加速度a= 。
11.(23-24高一上·黑龙江齐齐哈尔·阶段练习)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中。用打点计时器记录了由静止释放被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E共5个计数点,相邻点间的距离如图甲所示,每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未画出,电源频率为。
(1)实验时纸带的 (填“左”或“右”)端是和小车相连的;
(2)根据图甲纸带上的数据,算出打点时小车的瞬时速度大小,并将值填入下表中,结果保留3位有效数字;
计数点
B
C
D
速度
(3)以点为计时起点,将B、C、D各点对应的瞬时速度标在直角坐标系中,并画出图线如图乙所示。由图可得小车的加速度大小为 (保留2位有效数字),图中图线与纵轴的交点的物理意义是 。
12.(22-23高二下·山东泰安·期末)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,实验装置如图1所示。
(1)下列说法中正确的是 (填字母)。
A.连接重物和小车的细线应与长木板保持平行
B.长木板的一端必须垫高,使小车在不挂重物时能在木板上做匀速运动
C.小车应靠近打点计时器,先接通电源,后释放小车
D.选择计数点时,必须从纸带上第一个点开始
(2)已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz,图2是实验中打下的一段纸带。算出计数点3的速度大小为 m/s,(保留两位有效数字)并在图3中标出,其余计数点1、2、4、5对应的小车瞬时速度大小在图3中已标出。
(3)作图 并求得小车的加速度大小为 m/s2(保留三位有效数字)。
【高分演练】
一、单选题
13.(21-22高一·全国)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,下列做法不能减小实验误差的是( )
A.选取计数点,把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位
B.使小车运动的速度尽量小些
C.舍去纸带上密集的点,只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算
D.选用各处平整程度相同的长木板做实验
14.(20-21高一·全国·课后作业)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,下列做法不能减小实验误差的是( )
A.选取计数点,把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位
B.使小车运动的加速度尽量小些
C.舍去纸带上密集的点,只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算
D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验
15.(20-21高二下·河北衡水·阶段练习)如图所示,这是用手拉动纸带通过打点计时器得到的点迹,已知打点计时器所接电源的周期为,要计算打点计时器打点时纸带的瞬时速度,下列做法中误差最小的是( )
A.测量出、两点间的距离,利用平均速度的公式,得出
B.测量出、两点间的距离,利用平均速度的公式,得出
C.测量出、两点间的距离,利用平均速度的公式,得出
D.测量出、两点间的距离,利用平均速度的公式,得出
16.(20-21高一上·山西运城·期中)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,下列实验操作中,错误的是( )
A.打点计时器应使用交流电源
B.将打点计时器固定在长木板无滑轮一端,并接好电源
C.实验开始时,先释放小车,再接通打点计时器电源
D.打点结束后,先断开电源,再取下纸带
二、实验题
17.(23-24高一上·山东枣庄·期末)(1)在“用打点计时器测速度”的实验中:要用到打点计时器,打点计时器是一种计时仪器,其电源频率为50Hz,常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是 (直流电,交流电),它们是每隔 s打一个点。
(2)在“用打点计时器测速度”的实验中:除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外,在下面仪器和器材中,必须使用的有 (填选项代号)
A.电压合适的50Hz交流电源 B.电压可调的直流电源
C.刻度尺 D.秒表 E.天平
(3)实验过程中,下列做法正确的是
A.先释放小车,再接通电源 B.先接通电源,再释放小车
C.将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处
18.(23-24高一上·广东佛山·阶段练习)某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带并用一把毫米刻度尺测量了各计数点间的距离,如图所示,则图中四个数据中不符合正确读数要求的是 cm(填读数值)。若纸带上两相邻计数点间均有4个点未画出,已知打点计时器所用交变电源的频率为50Hz,每两个计数点之间的时间间隔为 s,则D点对应的小车速度 m/s,小车运动的加速度大小 。(计算结果均保留小数点后2位)
19.(23-24高一上·广东广州)如图,某同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中,打点计时器所接电源的频率为50Hz,实验时得到表示小车运动过程的一条清晰纸带如图所示,纸带上相邻两计数点间还有4个实际打点没有画出,测得相邻计数点间距离分别为, , , , ,,则:
(1)打点计时器使用 (填“交流”或“直流”)电源
(2)相邻两计数点间时间间隔T=
(3)3点处瞬时速度计算表达式为v3= (用题中所给物理量符号表示,两计数点间时间间隔为T)
(4)利用4-6计数点之间的纸带,求小车运动的加速度a= ;(用题中所给物理量符号表示,两计数点间时间间隔为T)
(5)(不定项选择)下列关于打点计时器的使用的说法中,正确的是
A.电火花计时器使用的是4~6V交流电源 B.先释放纸带,后接通打点计时器的电源
C.纸带上打的点越密,说明物体运动得越快
D.如果实际电源频率为55Hz,而计算时仍按50Hz计算,则速度的测量值偏小
20.(23-24高一上·陕西榆林·阶段练习)在探究小车做匀变速直线运动的规律的实验中,用到如图甲、乙所示的两种打点计时器。
(1)图乙是 (填“电磁打点计时器”或“电火花打点计时器”),其电源采用的是 (填“交流约8V”或“交流220V”)。
(2)关于打点计时器的使用,下列说法正确的是 。
A.在测量物体速度时,应先让物体运动,后接通打点计时器的电源
B.电磁打点计时器和电火花打点计时器可以使用同样的电源
C.使用的电源频率越低,打点的时间间隔就越大
D.纸带上打的点越密,说明物体运动得越快
(3)某次实验中得到一条如图丙所示的纸带,纸带上相邻计数点间还有四个点没画出来,用刻度尺测得、、、间的距离分别为,,,,计时器打点频率为50Hz。则相邻两个计数点间的时间间隔为 s。从O点到C点纸带的平均速度大小为 m/s;打点B时小车的速度大小 m/s;小车运动的加速度大小 m/s(保留两位小数)。
21.(21-22高一上·江苏苏州·阶段练习)图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的,请回答下面的问题:
(1)图乙是 (填“电磁”或“电火花”)打点计时器,电源采用的是 (填“交流”“交流”或“四节干电池”)。
(2)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,其相邻点间的距离如图所示,每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出。
①根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度,请将B、F的速度值填入下表。(结果保留3位小数)
速度
数值()
0.479
0.560
0.640
②以A点为计时起点,将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 。
③由所画速度一时间图像求出小车加速度为 (结果保留2位小数)
(3)根据速度一时间图像判断,在打A计数点时,小车的速度 m/s。(结果保留2位小数)
22.(22-23高一上·辽宁大连·阶段练习)在“探究小车的速度随时间变化的规律”实验时,打点计时器应接在低压 (填“直流”或“交流”)电源上,每隔0.02s打一次点。如右图所示是某次实验的纸带,舍去前面比较密的点,从0点开始,每5个连续点取1个计数点,标以1,2,3.……那么相邻两个计数点之间的时间为 s,各计数点与0计数点之间的距离依次为,,,则物体通过1计数点的速度v1= ,通过2计数点的速度v2= 。(结果均保留两个有效数字)
23.(2022高三·辽宁)某小组利用如图甲所示装置研究小车的匀变速直线运动。
(1)实验器材有一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、电火花打点计时器、导线和复写纸。除上述器材外,还需要使用的有 (填选项前字母)。
A.交流电源 B.交流电源 C.秒表 D.刻度尺
(2)小组通过实验得到了如图乙所示的一条纸带(每两个相邻计数点间还有4个点没有画出来),相邻两个计数点间的距离已在图中标出。
①根据连续相等的时间间隔内的 基本相等,可认为小车做匀变速直线运动。
②已知交流电源的频率为,则在打下C点时小车的速度大小为 (保留三位有效数字),小车运动的加速度大小为 (保留两位有效数字)。
24.(21-22高一上·浙江台州·期中)小明与他的同伴在做探究小车速度随时间变化的规律的实验时,由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理,他从实验室里借取了如下器材:如图所示是两种常见的打点计时器。
(1)其中 是电磁打点计时器(选甲或乙);
(2)小明选择了电磁打点计时器,为达到实验目的,还需要下列哪些器材? ;
A. B. C. D. E.
(3)在该实验中,下列说法中正确的是 ;
A.打点计时器应固定在长木板上,且靠近滑轮一端
B.开始实验时小车远离打点计时器一端
C.应先接通电源,待打点稳定后再释放小车
D.牵引小车的钩码个数越多越好
(4)实验得到的一条纸带如图所示,打点计时器电源频率为50Hz,其中相邻的两个计数点还有4个点未画出,则根据纸带,回答下列问题:
①根据纸带的数据,计数点1时小车对应的速度为:v1= m/s(保留两位有效数字);
②据此可求出小车从0到4计数点内的加速度为a= m/s2。(保留两位有效数字)。
25.(21-22高一上·重庆北碚·阶段练习)(1)电火花打点计时器使用的是 (填“”或“”)交流电源,当频率是时,打点计时器每隔 秒打一个点。
(2)根据打点计时器打出的纸带,我们可以从纸带上直接测得的物理量是 。
A.时间间隔 B.位移 C.平均速度 D.瞬时速度
(3)关于打点计时器的使用说法正确的是 。
A.电磁打点计时器使用的是以下的直流电源
B.在测量物体速度时,先让物体运动,后接通打点计时器的电源
C.使用的电源频率越高,打点的时间间隔就越小
D.纸带上打的点越密,说明物体运动得越快
(4)在“探究小车速度随时间变化规律”中,某小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图所示,在纸带上依次选出7个计数点,分别标上O、A、B、C、D、E和F,每相邻的两个计数点间还有四个点未画出,打点计时器所用电源的频率是。
如果测得C、D两点间距,D、E两点间距,则打D点时小车的速度 。
26.(21-22高一上·宁夏中卫·阶段练习)用电磁打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中,打点计时器的工作频率为50Hz,如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点,相邻计数点间还有四个点未画出。
(1)在实验中,使用打点计时器操作步骤应先 再 (选填“释放纸带”或“接通电源”);
(2)根据运动学有关公式可求得 vB=0.165m/s,vC= m/s,vD=0.263m/s;
(3)利用求得的数值在如图所示的坐标系中做出小车的v-t图线 (以打A点时开始计时),并根据图线求出小车运动的加速度a= m/s2;(结果保留2位有效数字)
(4)将图线延长与纵轴相交,此交点的物理意义是 。
27.(19-20高一上·重庆渝中·阶段练习)某同学利用图甲所示的实验装置,探究物体在水平桌面上的运动规律,物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离后停在桌面上(尚未到达滑轮处)。从纸带上便于测量的点开始,每5个点取1个计数点相邻计数点间的距离如图乙所示,打点计时器电源的频率为。(不计空气阻力,)
(1)所用实验器材除电磁打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端带有滑轮的长木板、绳、钩码、导线及开关外,在下面的器材中,必须使用的还有 (填选项代号)
A.电压合适的交流电源 B.电压合适的直流电源 C.刻度尺 D.秒表 E.天平
(2)计数点4对应的速度大小 (保留两位有效数字)。
(3)物块减速运动过程中加速度的大小为 (保留三位有效数字)。
(4)重物落地瞬间,物块的速度为 (保留三位有效数字)。
28.(20-21高一上·广东·阶段练习)某同学在研究被重物牵引的小车速度随时间变化的关系的实验中得到一条纸带,如图所示O、A、B、C、D、E、F是纸带上的七个计数点,每相邻两个计数点间还有四个点没有画出,用、、、、、表示相邻两个计数点间的距离,用T表示相邻两个计数点间的时间间隔,在纸带的下方用毫米刻度尺测量计数点间的距离(零刻度线与O点对齐)。已知打点计时器电源频率为50Hz,那么,T为 s,B点读数为 cm;可计算出C、D两点间距离 cm;B点对应的速度大小的表达式为 ,OF的平均速度大小的表达式为 ,小车运动的加速度a为 。(表达式用题中字母表示,加速度计算结果保留两位有效数字)。
29.(20-21高一上·福建厦门·期中)某同学在“用打点计时器测速度”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。其相邻点间的距离如图所示,每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10s。
(1)所用实验器材除电火花打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端带有滑轮的长木板、绳、钩码、线及开关外,在下面的器材中,必须使用的还有 (填选项代号);
A.电压合适的交流电源 B.电压合适的直流电源 C.刻度尺 D.停表 E.天平
(2)在实验中,使用打点计时器操作步骤应先 再 (选填“释放纸带”或“接通电源”);
(3)根据纸带各点间距离判断,小车做 直线运动;
(4)由纸带可知,打点时小车的速度vD= ;
速度
vB
vC
vD
vE
vF
数值(m/s)
0.400
0.479
0.640
0.721
将B、C、D、E、P各个时刻的瞬时速度标在如图所示的直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 。由v-t图象求出小车的加速度大小为 m/s2(结果保留二位有效数字)。
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第05讲:实验:探究小车速度随时间变化的规律
【考点归纳】
· 考点一:计算某点的瞬时速度
· 考点二:探究速度随时间变化的规律
· 考点三:逐差法求加速度
· 考点四:图像法处理实验数据
【知识归纳】
知识点一、实验原理
1.利用纸带计算瞬时速度:以纸带上某点为中间时刻取一小段位移,用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度.
2.用v-t图像表示小车的运动情况:以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,用描点法画出小车的v-t图像,图线的倾斜程度表示加速度的大小,如果v-t图像是一条倾斜的直线,说明小车的速度是均匀变化的.
知识点点二、实验器材
打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长铝板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸、坐标纸.
知识点三、实验步骤
1.如图所示,把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面.铝板上放一个可以左右移动的小车,小车一端连接穿过打点计时器的纸带,另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳.
2.把小车停在靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置.先启动打点计时器,后放开小车(填“启动打点计时器”或“放开小车”),让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一行小点.随后,立即关闭电源.
3.换上新纸带,并增减所挂槽码(或在小车上放置重物),重新操作两次.
知识点四、数据记录
1.采集数据
舍掉纸带开头一些过于密集的点,找一个适当的点作为计时起点.可选择相隔0.1 s(或更短)的若干计数点进行测量.
如图所示,先测量出各个计数点到计时起点的距离:x1、x2、x3、x4、x5…,再计算出相邻的两个计数点间的距离:Δx1=x1,Δx2=x2-x1,Δx3=x3-x2,Δx4=x4-x3,Δx5=x5-x4,…,填入自己设计的表中.
2.求各计数点的瞬时速度
(1)各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替,即v1=,v2=,…
T为相邻两个计数点间的时间间隔,若交流电源频率为50 Hz,每5个点取一个计数点(中间隔4个点),则T=0.1 s.
(2)设计表格并记录相关数据
位置编号
0
1
2
3
4
5
6
…
时间t/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
v1/(m·s-1)
v2/(m·s-1)
v3/(m·s-1)
…
知识点五、数据分析
1.在坐标纸上建立直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示速度,并根据表格中的数据在坐标系中描点.
2.画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点,不在直线上的点均匀分布在直线的两侧,偏差比较大的点忽略不计,如图所示.
3.观察所得到的直线,分析物体的速度随时间的变化规律.
4.根据所画v-t图像求出小车运动的加速度a=.
知识点六、注意事项
1.开始放开小车时,应使小车靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器.
2.先启动打点计时器,等打点稳定后,再放开小车(填“启动打点计时器”或“放开小车”).
3.打点完毕,立即关闭电源.
4.选取一条点迹清晰的纸带,舍掉开头点迹密集部分,选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别),弄清楚所选的时间间隔T等于多少.
5.不要分段测量各段距离,应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离
【题型归纳】
题型一:计算某点的瞬时速度
1.(20-21高一上·云南文山·期中)打点计时器研究小车速度随时间的变化规律,得到如图所示的一条纸带:
(1)纸带做 直线运动选填“匀速”或“变速”;
(2)打点计时器接 (填交流、直流)电源,已知交流电源的频率是50Hz,则A、B两点间的时间间隔为 s;
(3)测得,,则打B点时物体的瞬时速度为 (结果保留两位小数)。
【答案】 变速 交流 0.04
【详解】(1)[1] 依据纸带可知,点间距不相等,则纸带做变速直线运动
(2)[2] 打点计时器接交流电源。
[3] 频率是50Hz,相邻两计时点间的时间间隔为
则A、B两点间的时间间隔
(3)[4] B点时物体的瞬时速度
2.(20-21高一上·安徽黄山)
(1)电磁打点计时器使用电压约为 的 (选填“交流”或“直流”)电源。
(2)在“练习使用打点计时器”的实验中,利用重物牵引小车,用电磁打点计时器打点,打点的频率为f=50 Hz,实验时得到一条清晰的纸带。取纸带上的A、B、C……共7个点进行研究,这7个点和刻度尺标度的对应关系如图所示。
①小车相对图中方位向 (选填“左”或“右”)运动;
②A点到D点对应的平均速度是 m/s,F点对应的瞬时速度是 m/s;(以上两空均保留三位有效数字)
③如果当时交变电流的频率是f=51 Hz,而计算时仍按f=50 Hz,那么速度的测量值将 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
【答案】 8V 交流 左 0.138 0.226 偏小
【详解】(1)[1] 电磁打点计时器使用电压约为8 V的低压交流电源。
[2]电磁打点计时器使用电压约为8 V的低压交流电源。
(2)[3]小车做加速运动,所以相同时间内的位移越来越大,可知小车带着纸带向左运动
[4]相邻两个计数点之间的时间间隔为
A点到D点对应的平均速度是
[5] F点对应的瞬时速度
[6]如果交变电流的实际频率是f=51 Hz,则实际打点的周期小于0.02 s,而仍按f=50 Hz计算,会使速度的测量值小于真实值,即测量结果偏小。
3.(21-22高一上·浙江绍兴·期末)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中:
(1)图1所示的打点计时器是 (填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”),它是一种使用交变电源的计时仪器,工作电压约为 (填“8V”或“220V”);
(2)图2是小王同学在实验时该打点计时器的纸带安装方式,他的安装方式 ;(填“正确”或“错误”)
(3)图3是小杨同学获得的一条纸带,A、B、C、D是纸带上的四个计数点,每两个相邻计数点间有4个点图中没有画出,打点计时器的频率为50Hz,则C点对应的速度是 m/s(保留两位有效数字)。
【答案】 电磁打点计时器 8V 错误 0.090~0.11
【详解】(1)[1]由图可知,此打点计时器为电磁打点计时器;
[2]电磁打点计时器是一种利用交流电源的计时仪器,它的工作电压约为8V;
(2)[3]在释放小车前,纸带应该放在了复写纸下方,图中纸带放在了复写纸上方,故错误;
(3)[4]C点对应的速度是
题型二:探究速度随时间变化的规律实验
4.(23-24高一上·湖北荆州·期末)某同学利用如图 1 所示装置“探究小车速度随时间变化的规律”。
(1)图1所示的计时器所用的电压为 (选填“交流 220 V”或“直流 220 V”);
(2)该同学开始实验时,先释放小车再接通电源,该同学实验操作中不恰当的地方是 ;
(3)该同学在实验中使用频率为 50 Hz的打点计时器,获得的纸带如图 2 所示,其中相邻两个计数点之间还有 4 个点没有画出,根据纸带可以求得打点计时器在打下 C 点时小车的速度为 m/s,小车的加速度大小为 m/s2(均保留两位有效数字)。
【答案】 交流 220 V 应该先接通电源再释放小车 0.50 0.83
【详解】(1)[1]电火花打点计时器使用电压为 220 V 交流电源。
(2)[2]为了充分利用纸带,应该先接通电源,再释放小车。
(3)[3]实验中使用频率为50 Hz的打点计时器,纸带上相邻两个计数点之间还有4个点没有画出,则相邻两计数点间的时间间隔为
根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,因此打C点的瞬时速度
[4]根据“逐差法”,小车加速度
5.(23-24高一上·陕西西安·期中)某实验小组利用如图甲所示的装置来探究小车速度随时间变化的规律。
(1)为完成实验,除了图甲中标出的器材外,还需要 。
A.秒表 B.天平 C.刻度尺
(2)某次实验时小车做匀加速直线运动,实验获得的纸带及测量数据如图乙所示,A、B、C、D、E、F为相邻的六个计数点,相邻两个计数点间还有四个计时点未画出。实验时忘记标注纸带上A、B两点间的距离,下列数据中最接近xAB的是 .
A.1.20cm B.1.39cm C.1.50cm D.1.60cm
(3)已知电火花计时器连接的是频率为50Hz的交变电源,结合图乙中的测量数据,纸带上打出C点时小车的速度大小 m/s,小车的加速度大小 m/s2.(计算结果均保留两位有效数字)
【答案】 C B 0.21 0.50
【详解】(1)[1]A.时间由打点计时器计时,因此不需要秒表,A错误;
B.因实验装置来探究小车速度随时间变化的规律,因此不需要测量钩码的质量,不需要天平,B错误;
C.纸带上计数点间的距离需要测量,因此为完成实验,除了图甲中标出的器材外,还需要刻度尺,C正确。
故选C。
(2)[2]由匀变速直线运动的推论,可知
可得
因此数据中最接近xAB的是1.39cm,因此ACD错误,B正确。
故选B。
(3)[3]已知电火花计时器连接的是频率为50Hz的交变电源,纸带上相邻两个计数点间还有四个计时点未画出,可知纸带上相邻两个计数点间的时间间隔为
由匀变速直线运动在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,可得打出C点时小车的速度大小
[4]由匀变速直线运动的推论,可得小车的加速度大小
6.(22-23高一上·湖北鄂州·期中)某探究小组的同学利用如图甲所示的装置“探究小车速度随时间变化的规律”,图乙是某次实验获取的一段纸带。请你根据题图回答以下问题:
(1)除了图甲中标出的器材外,还需要 。
A.弹簧测力计 B.刻度尺 C.天平 D.秒表
(2)本次实验选择的打点计时器是图 (选填“丙”或“丁”)中的计时器,该计时器的工作电压是 (选填“直流电”或“交流电”)。
(3)根据图乙中记录的实验数据,可以推算出此次实验所用的刻度尺是 。
A.毫米刻度尺 B.厘米刻度尺
(4)实验中打点计时器每隔0.02s打一个点,打出的纸带如图乙所示,则可大致判断出小车做 (选填“匀速直线”或“匀变速直线运动”),这是因为 。若纸带上相邻两个计数点之间还有四个点未画出,则打B点时小车的速度大小是 m/s(计算结果保留两位有效数字),速度方向是 (选填“从A向C”或“从C向A”)。
【答案】 B 丁 交流电 A 匀变速直线运动 在连续相等时间间隔内位移差大致相等,满足 0.40 从C向A
【详解】(1)[1]需要测量小车的位移及速度,打点计时器可测量时间,只需要测量位移,所以仅需要刻度尺,ACD错误,B正确。
故选B。
(2)[2]题图甲信息给出的本次实验用的是电火花计时器,因此打点计时器是图丁电火花计时器。
[3]电火花计时器,它的工作电压是220V的交流电。
(3)[4]根据题图乙中的数据,可知刻度尺的精确度是毫米,因此刻度尺是毫米刻度尺,A正确,B错误。
故选A。
(4)[5]计算出AB、BC、CD、DE、EF、FG相邻间的位移差分别是0.77cm、0.81cm、0.79cm、0.81cm、0.82cm,在误差允许范围内可认为相等,因此小车做匀变速直线运动。
[6]因为小车的运动规律满足,所以小车做匀变速直线运动。
[7]若纸带上相邻两个计数点之间还有四个点未画出,可知纸带上相邻两计数点的时间间隔为
T=0.02×5s=0.1s
由中间时刻的瞬时速度等于平均速度,可得打B点时小车的速度大小是
[8]小车做加速运动,先打A点,因此速度方向是从C向A。
题型三:逐差法求加速度
7.(23-24高一上·云南大理·阶段练习)如图为做匀变速直线运动的小车带动纸带通过打点计时器打出的纸带,选出的部分计数点分别记为O、A、B、C、D、E、F,每相邻两计数点间还有四个点未画出来,打点计时器使用的是频率为50Hz的220V交流电。则:
(1)从打O点到打F点所经历时间为 s。
(2)计数点“A”处的速度为 m/s(计算结果保留两位小数)
(3)小车的加速度大小为 (计算结果保留三位有效数字)
【答案】 0.6 0.36 1.60
【详解】(1)[1]打点计时器使用的是频率为50Hz的交流电,纸带上每相邻两计数点间还有四个点未画出来,因此每相邻两计数点间的时间间隔为
则有从打O点到打F点所经历时间为
(2)[2]由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,可得计数点“A”处的速度为
(3)[3]由匀变速直线运动的推论,可得小车的加速度大小为
8.(22-23高一上·贵州铜仁·阶段练习)(1)电磁打点计时器使用的电源是 (填“交流”或“交流”)电源,电源频率为时,如果每相邻的计数点间还有4个点未标出,则相邻两个计数点的时间间隔为 s。
(2)在“练习使用打点计时器”的实验中,某同学选出了一条清晰的纸带,并取其中的A、B、C…五个点进行研究,这五个点和刻度尺标度对应的位置如图所示。可求出A、C间的距离为 。
(3)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中:
(a)下列操作中正确的有 ;
A.在释放小车前,小车要靠近打点计时器
B.打点计时器应放在长木板的有滑轮一端
C.应先接通电源,后释放小车
D.电火花计时器应使用低压交流电源
(b)某同学用如图(a)所示的装置测定匀加速直线运动的加速度,打出的一条纸带如图(b)所示,A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点,相邻计数点间的时间间隔为:
Ⅰ.打点计时器打下C点时小车的速度大小为 ;
Ⅱ.由纸带所示数据可算出小车的加速度大小为 。
【答案】 交流8V 0.1 3.15 AC/CA 0.30 0.40
【详解】(1)[1]电磁打点计时器使用的电源是交流8V。
[2]电源频率为时,如果每相邻的计数点间还有4个点未标出,则相邻两个计数点的时间间隔为
T=0.02×5s=0.1s
(2)[3]由题图可知 A、C间的距离为3.15cm。
(3)(a)[4] A.在释放小车前,小车要靠近打点计时器,可以充分利用纸带,A正确;
B.打点计时器应放在长木板没有滑轮的一端,B错误;
C.应先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再释放小车,C正确;
D.电火花计时器应使用220V的交流电源,D错误。
故选AC。
(b)Ⅰ.[5]由中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得,打点计时器打下C点时小车的速度大小为
Ⅱ.[6]由可得小车的加速度大小为
9.(20-21高一上·宁夏银川·期中)实验:《测定匀变速直线运动的加速度》。
(1)电磁式打点计时器的工作电压及电源是 ;
A.220V、交流电 B.220V、直流电 C.约8V、交流电 D.约8V、直流电
(2)在实验中,下列关于计数点间时间间隔的说法中正确的是 ;
A.每隔四个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.10s
B.每隔四个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔是0.08s
C.每隔五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.08s
D.每隔五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.10s
(3)某同学在做实验中,不需要的器材有 ;
A.小车 B.一端带滑轮的木板 C.打点计时器 D.学生电源 E.秒表 F.小钩码 G.刻度尺 H.纸带 I.细绳
(4)在实验中操作有如下步骤,请你合理安排操作顺序,按你的操作顺序第五步的步骤序号(只填字母)是: ;
A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面;
B.把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端,并与电源相连接;
C.换上新纸带,重做两次实验;
D.把长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌边;
E.先让小车停在靠近打点计时器处,接通电源,放开小车;
F.把一条跨过滑轮的细绳一端拴在小车上,另一端吊一钩码;
G.断开电源,取下纸带。
(5)如图所示是由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.20s,其中x1=7.05cm,x2=7.68cm,x3=8.33cm,x4=8.95cm,x5=9.61cm,x6=10.26cm,则A点的瞬时速度大小是 m/s(保留两位有效数字),小车运动的加速度计算表达式是a= (用题图所给的字母表示),加速度大小为 m/s2(保留两位有效数字)。
【答案】 C A E E 0.37 0.16
【详解】(1)[1] 电磁式打点计时器使用的是交流电源,工作电压大约是8V。
故选C。
(2)[2]AB.每隔四个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为
B错误A正确;
CD.每隔五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为
CD错误。
故选A。
(3)[3] 测定匀变速直线运动的加速度实验中,打点计时器能记录时间,所以不需要秒表。
故选E。
(4)[4] 实验时先组装器材,步骤为:DBAF,然后进行实验,步骤为:EGC,所以操作步骤为:DBAFEGC,故操作顺序第五步的步骤序号E。
(5)[5] A点的瞬时速度
[6] 根据
小车运动的加速度计算表达式是
[7] 小车运动的加速
题型四:图像法处理实验数据
10.(23-24高一上·四川内江·阶段练习)某同学在“用打点计时器测速度”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况(交流电频率是50Hz),在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。其相邻点间的距离如图所示,每两个相邻的计数点之间有四个点未画出。(以下计算结果保留3位有效数字)。
(1)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,根据打点计时器打出的纸带,下列选项中:
A.时间间隔 B.位移 C.平均速度 D.瞬时速度
我们可以从纸带上直接得到的物理量是 ,测量得到的物理量是 ,通过计算能得到的物理量是 (填选项前的字母)。
(2)根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度,各个速度值如下表。计算出B点速度的大小 。
vB
vC
vD
vE
vF
数值/(m·s-1)
0.479
0.560
0.640
0.721
将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 。
(3)根据图像求出小车的加速度a= 。
【答案】 A B CD/DC 0.400 0.803m/s2
【详解】(1)[1]因为打点计时器的频率为50Hz ,则从纸带上直接得到的物理量是时间间隔,相邻的点迹(计时点)之间的时间间隔为0.02s ,故选A;
[2]可以用刻度尺测量出小车的位移大小,故选B;
[3]平均速度和瞬时速度的大小可以通过位移大小与对应的时间间隔计算出来。故选CD。
(2)[4]每两个相邻的计数点之间有四个点未画,则相邻的计数点之间的时间间隔为
根据速度公式可知,B点的瞬时速度
[5]根据计算的点速度及表中其他各点的速度在坐标系中描点连线,如图所示
(3)[6]选用图像中距离较远的两点求解加速度误差更小,根据图像可知小车的加速度
11.(23-24高一上·黑龙江齐齐哈尔·阶段练习)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中。用打点计时器记录了由静止释放被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E共5个计数点,相邻点间的距离如图甲所示,每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未画出,电源频率为。
(1)实验时纸带的 (填“左”或“右”)端是和小车相连的;
(2)根据图甲纸带上的数据,算出打点时小车的瞬时速度大小,并将值填入下表中,结果保留3位有效数字;
计数点
B
C
D
速度
(3)以点为计时起点,将B、C、D各点对应的瞬时速度标在直角坐标系中,并画出图线如图乙所示。由图可得小车的加速度大小为 (保留2位有效数字),图中图线与纵轴的交点的物理意义是 。
【答案】 左 打点时小车的瞬时速度大小
【详解】(1)[1]由于小车由静止释放,做加速运动,则有纸带左端与小车相连。
(2)[2]纸带上每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未画出,电源频率为,可知纸带上相邻两计数点间的时间间隔为
由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,可得
(3)[3]v−t图像斜率大小表示加速度大小,则有
[4]由于点为计时起点,则图线与纵轴交点为0时刻的瞬时速度大小,即打点时小车的瞬时速度大小。
12.(22-23高二下·山东泰安·期末)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,实验装置如图1所示。
(1)下列说法中正确的是 (填字母)。
A.连接重物和小车的细线应与长木板保持平行
B.长木板的一端必须垫高,使小车在不挂重物时能在木板上做匀速运动
C.小车应靠近打点计时器,先接通电源,后释放小车
D.选择计数点时,必须从纸带上第一个点开始
(2)已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz,图2是实验中打下的一段纸带。算出计数点3的速度大小为 m/s,(保留两位有效数字)并在图3中标出,其余计数点1、2、4、5对应的小车瞬时速度大小在图3中已标出。
(3)作图 并求得小车的加速度大小为 m/s2(保留三位有效数字)。
【答案】 AC/CA 0.74 1.53
【详解】(1)[1]A.为使小车受到的合力不变,连接重物和小车的细线应与长木板保持平行,A正确;
B.长木板的一端不需要垫高来平衡摩擦力,只要小车做加速直线运动即可,B错误;
C.小车应靠近打点计时器,先接通电源,带打点计时器打点稳定后,再释放小车,纸带会得到充分利用,记录较多的数据,减小实验误差,C正确;
D.选择计数点时,要从第一个比较清晰的点开始选择计数点,可以不从纸带上第一个点开始,D错误。
故选AC。
(2)[2]已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz,可得打点周期为
由中间时刻的瞬时速度等于平均速度,可得打计数点3的速度大小为
(3)[3]在图3中标出v3,作图如图所示。
[4]由速度时间图像的斜率表示加速度,可得小车的加速度大小为
【高分演练】
一、单选题
13.(21-22高一·全国)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,下列做法不能减小实验误差的是( )
A.选取计数点,把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位
B.使小车运动的速度尽量小些
C.舍去纸带上密集的点,只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算
D.选用各处平整程度相同的长木板做实验
【答案】B
【详解】A.选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大,在用直尺测量这些点间的距离时,在一次测量绝对误差基本相同的情况下,相对误差较小,故A正确,不符合题意;
B.在实验中,如果小车运动的速度过小,打出的点很密,长度测量的相对误差较大,测量准确度会降低,因此小车的速度略大一些较好,故B错误,符合题意;
C.为了减小长度测量的相对误差,应舍去纸带上过于密集的点,故C正确,不符合题意;
D.如果实验中所用长木板各部分的平整程度不同,小车的速度变化会不均匀,从而导致实验误差增大,故D正确,不符合题意。
故选B。
14.(20-21高一·全国·课后作业)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,下列做法不能减小实验误差的是( )
A.选取计数点,把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位
B.使小车运动的加速度尽量小些
C.舍去纸带上密集的点,只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算
D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验
【答案】B
【详解】A.该方法选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大,在用直尺测量这些点间的间隔时,在一次测量绝对误差基本相同的情况下,相对误差较小,A正确,不符合题意;
B.在实验中,如果小车运动的加速度过小,打出的点很密,长度测量的相对误差较大,测量准确度会降低,因此小车的加速度略大一些较好,B错误,符合题意;
C.为了减小长度测量的相对误差,舍去纸带上过于密集,甚至分辨不清的点是必要的,C正确,不符合题意;
D.如果实验中所用长木板各部分的平整程度和光滑程度不同,小车的速度变化会不均匀,从而导致实验误差的增大,因此在实验前对所用长木板进行挑选、检查是必要的,D正确,不符合题意。
故选B。
15.(20-21高二下·河北衡水·阶段练习)如图所示,这是用手拉动纸带通过打点计时器得到的点迹,已知打点计时器所接电源的周期为,要计算打点计时器打点时纸带的瞬时速度,下列做法中误差最小的是( )
A.测量出、两点间的距离,利用平均速度的公式,得出
B.测量出、两点间的距离,利用平均速度的公式,得出
C.测量出、两点间的距离,利用平均速度的公式,得出
D.测量出、两点间的距离,利用平均速度的公式,得出
【答案】B
【详解】AB.平均速度
当 无限趋近于零时,平均速度就等于瞬时速度,所以时间越短,位移越小,平均速度越接近瞬时速度,误差越小,A错误B正确;
CD.平均速度
当 无限趋近于零时,平均速度就等于瞬时速度, 但是当 无限趋近于零时,不是接近E点的位置,而是远离,所以误差越来越大,CD错误。
故选B。
16.(20-21高一上·山西运城·期中)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,下列实验操作中,错误的是( )
A.打点计时器应使用交流电源
B.将打点计时器固定在长木板无滑轮一端,并接好电源
C.实验开始时,先释放小车,再接通打点计时器电源
D.打点结束后,先断开电源,再取下纸带
【答案】C
【详解】A.打点计时器应使用交流电源,A正确;
B.将打点计时器固定在长木板无滑轮一端,并接好电源,B正确;
C.实验开始时,先接通打点计时器电源,在释放小车,C错误;
D.打点结束后,先断开电源,再取下纸带,D正确。
故选C。
二、实验题
17.(23-24高一上·山东枣庄·期末)(1)在“用打点计时器测速度”的实验中:要用到打点计时器,打点计时器是一种计时仪器,其电源频率为50Hz,常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是 (直流电,交流电),它们是每隔 s打一个点。
(2)在“用打点计时器测速度”的实验中:除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外,在下面仪器和器材中,必须使用的有 (填选项代号)
A.电压合适的50Hz交流电源
B.电压可调的直流电源
C.刻度尺
D.秒表
E.天平
(3)实验过程中,下列做法正确的是
A.先释放小车,再接通电源 B.先接通电源,再释放小车
C.将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处
【答案】 交流电 0.02 AC/CA BD/DB
【详解】(1)[1]常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是交流电。
[2]电源频率为50Hz,则每隔
打一个点。
(2)[3] AB.电压合适的50Hz交流电源,A正确,B错误;
C.刻度尺用来测纸带上计数点间的距离,C正确;
D.打点计时器就是计时仪器,不需要秒表,D错误;
E.实验是“用打点计时器测速度”的,因此不需要天平测小车的质量,E错误。
故选AC。
(3)[4] A.先释放小车,再接通电源,这样纸带利用率很低,纸带上会得到很少的数据,会产生较大的实验误差,A错误;
[2] B.先接通电源,带打点计时器打点稳定后再释放小车,纸带会得到充分利用,纸带上会得到更多的数据,会减小实验误差,B正确;
CD.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处,小车会在长木板上运动更长的距离,纸带上会打出更多的计数点,从而得到更多的数据,C错误,D正确。
故选BD。
18.(23-24高一上·广东佛山·阶段练习)某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带并用一把毫米刻度尺测量了各计数点间的距离,如图所示,则图中四个数据中不符合正确读数要求的是 cm(填读数值)。若纸带上两相邻计数点间均有4个点未画出,已知打点计时器所用交变电源的频率为50Hz,每两个计数点之间的时间间隔为 s,则D点对应的小车速度 m/s,小车运动的加速度大小 。(计算结果均保留小数点后2位)
【答案】 5.4 0.1 0.21 0.21
【详解】[1]毫米刻度尺的最小分度值为1mm,读数时应估读到0.1mm,因此不符合正确读数要求的是5.4cm。
[2]纸带上两相邻计数点间均有4个点未画出,已知打点计时器所用交变电源的频率为50Hz,每两个计数点之间的时间间隔为
[3]由某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,可得D点对应的小车速度
[4]由匀变速直线运动的推论,可得小车运动的加速度大小
19.(23-24高一上·广东广州·阶段练习)如图,某同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中,打点计时器所接电源的频率为50Hz,实验时得到表示小车运动过程的一条清晰纸带如图所示,纸带上相邻两计数点间还有4个实际打点没有画出,测得相邻计数点间距离分别为, , , , ,,则:
(1)打点计时器使用 (填“交流”或“直流”)电源
(2)相邻两计数点间时间间隔T=
(3)3点处瞬时速度计算表达式为v3= (用题中所给物理量符号表示,两计数点间时间间隔为T)
(4)利用4-6计数点之间的纸带,求小车运动的加速度a= ;(用题中所给物理量符号表示,两计数点间时间间隔为T)
(5)(不定项选择)下列关于打点计时器的使用的说法中,正确的是
A.电火花计时器使用的是4~6V交流电源
B.先释放纸带,后接通打点计时器的电源
C.纸带上打的点越密,说明物体运动得越快
D.如果实际电源频率为55Hz,而计算时仍按50Hz计算,则速度的测量值偏小
【答案】 交流 D
【详解】(1)[1]打点计时器使用交流电源。
(2)[2]打点计时器所接电源的频率为50Hz,纸带上相邻两计数点间还有4个实际打点没有画出,则相邻两计数点间时间间隔
(3)[3]由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,可得3点处瞬时速度计算表达式为
(4)[4]由匀变速直线运动的推论,利用4-6计数点之间的纸带,可得小车运动的加速度
(5)[5] A.电火花计时器使用的是220V交流电源,A错误;
B.为了充分利用纸带,得到更多的数据,应先接通打点计时器的电源,待打点稳定后,再释放纸带,B错误;
C.纸带上打的点越密,说明物体在相同时间内运动的距离越小,则运动得越慢,C错误;
D.用打点计时器测定物体的速度,如果实际电源频率为55Hz,可知打点周期
而计算时仍按50Hz计算,计算得到的两点间所用时间偏大,则速度的测量值偏小,D正确。
故选D。
20.(23-24高一上·陕西榆林·阶段练习)在探究小车做匀变速直线运动的规律的实验中,用到如图甲、乙所示的两种打点计时器。
(1)图乙是 (填“电磁打点计时器”或“电火花打点计时器”),其电源采用的是 (填“交流约8V”或“交流220V”)。
(2)关于打点计时器的使用,下列说法正确的是 。
A.在测量物体速度时,应先让物体运动,后接通打点计时器的电源
B.电磁打点计时器和电火花打点计时器可以使用同样的电源
C.使用的电源频率越低,打点的时间间隔就越大
D.纸带上打的点越密,说明物体运动得越快
(3)某次实验中得到一条如图丙所示的纸带,纸带上相邻计数点间还有四个点没画出来,用刻度尺测得、、、间的距离分别为,,,,计时器打点频率为50Hz。则相邻两个计数点间的时间间隔为 s。从O点到C点纸带的平均速度大小为 m/s;打点B时小车的速度大小 m/s;小车运动的加速度大小 m/s(保留两位小数)。
【答案】 电火花打点计时器 交流220V C 0.1 0.54 0.55 0.20
【详解】(1)[1]图乙是电火花打点计时器。
[2]电火花计时器电源采用的是交流220V。
(2)[3]A.在测量物体速度时,应先接通打点计时器的电源,再让物体运动,A错误;
B.电磁打点计时器和电火花打点计时器可以使用的电源电压不一样,B错误;
C.使用的电源频率越低,打点的时间间隔就越大,C正确;
D.纸带上打的点越密,说明物体运动得越慢,D错误。
故选C。
(3)[4]纸带上相邻计数点间还有四个点没画出来,相邻两个计数点间的时间间隔为
[5]从O点到C点的时间间隔
从O点到C点纸带的平均速度大小为
[6]打点B时
[7]由逐差法,有小车的加速度大小
21.(21-22高一上·江苏苏州·阶段练习)图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的,请回答下面的问题:
(1)图乙是 (填“电磁”或“电火花”)打点计时器,电源采用的是 (填“交流”“交流”或“四节干电池”)。
(2)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,其相邻点间的距离如图所示,每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出。
①根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度,请将B、F的速度值填入下表。(结果保留3位小数)
速度
数值()
0.479
0.560
0.640
②以A点为计时起点,将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 。
③由所画速度一时间图像求出小车加速度为 (结果保留2位小数)
(3)根据速度一时间图像判断,在打A计数点时,小车的速度 m/s。(结果保留2位小数)
【答案】 电火花 220 0.400 0.721 0.78 0.33
【详解】(1)[1]图乙是电火花打点计时器。
[2]电源采用的是交流。
(2)①[3]在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出,可知纸带上相邻两个计数点间的时间间隔是
匀变速直线运动在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,可得B点的速度为
[4]可得F点的速度为
②[5]以A点为计时起点,将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线,如图所示。
③[6]由速度一时间图像求出小车加速度为
(3)[7]由速度一时间图像判断,在打A计数点时,小车的速度
22.(22-23高一上·辽宁大连·阶段练习)在“探究小车的速度随时间变化的规律”实验时,打点计时器应接在低压 (填“直流”或“交流”)电源上,每隔0.02s打一次点。如右图所示是某次实验的纸带,舍去前面比较密的点,从0点开始,每5个连续点取1个计数点,标以1,2,3.……那么相邻两个计数点之间的时间为 s,各计数点与0计数点之间的距离依次为,,,则物体通过1计数点的速度v1= ,通过2计数点的速度v2= 。(结果均保留两个有效数字)
【答案】 交流 0.1 0.38 0.53
【详解】[1]打点计时器应接在低压交流电源上。
[2]每隔0.02s打一次点,每5个连续点取1个计数点,相邻两个计数点之间的时间为
T=0.02×5s=0.1s
[3]由中间时刻的瞬时速度等于平均速度,可得物体经1计数点的速度
[4]物体经2计数点的速度
23.(2022高三·辽宁·学业考试)某小组利用如图甲所示装置研究小车的匀变速直线运动。
(1)实验器材有一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、电火花打点计时器、导线和复写纸。除上述器材外,还需要使用的有 (填选项前字母)。
A.交流电源 B.交流电源 C.秒表 D.刻度尺
(2)小组通过实验得到了如图乙所示的一条纸带(每两个相邻计数点间还有4个点没有画出来),相邻两个计数点间的距离已在图中标出。
①根据连续相等的时间间隔内的 基本相等,可认为小车做匀变速直线运动。
②已知交流电源的频率为,则在打下C点时小车的速度大小为 (保留三位有效数字),小车运动的加速度大小为 (保留两位有效数字)。
【答案】 BD 位移差 0.844 1.7
【命题意图】本题以小车的匀变速运动为载体,考查学生的实验能力。
【详解】解:(1)[1] AB.电火花打点计时器所接电源应为交流电源,A错误,B正确;
C.由打点计时器计算时间,所以需要秒表,C错误;
D.为测量点迹之间的距离,必须使用刻度尺,D项正确。
故选BD。
(2)①[2]设AB、BC、CD、DE、EF之间的距离分别为和,可有
因此可知,在相邻相等的时间间隔内的位移差基本相等,可判断小车做匀变速直线运动。
②[3]由中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得
[4]由公式可得
24.(21-22高一上·浙江台州·期中)小明与他的同伴在做探究小车速度随时间变化的规律的实验时,由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理,他从实验室里借取了如下器材:如图所示是两种常见的打点计时器。
(1)其中 是电磁打点计时器(选甲或乙);
(2)小明选择了电磁打点计时器,为达到实验目的,还需要下列哪些器材? ;
A. B. C. D. E.
(3)在该实验中,下列说法中正确的是 ;
A.打点计时器应固定在长木板上,且靠近滑轮一端
B.开始实验时小车远离打点计时器一端
C.应先接通电源,待打点稳定后再释放小车
D.牵引小车的钩码个数越多越好
(4)实验得到的一条纸带如图所示,打点计时器电源频率为50Hz,其中相邻的两个计数点还有4个点未画出,则根据纸带,回答下列问题:
①根据纸带的数据,计数点1时小车对应的速度为:v1= m/s(保留两位有效数字);
②据此可求出小车从0到4计数点内的加速度为a= m/s2。(保留两位有效数字)。
【答案】 乙 BD C 0.36 0.38(0.35-0.39)
【详解】(1)[1]由题甲、乙图可知,其中乙图是电磁打点计时器。
(2)[2]小明选择了电磁打点计时器,为达到实验目的,打出的纸带需要测量长度;又因电磁打点计时器需要学生电源,即交流低压电源,所以还需要下列B.刻度尺;D.交流低压电源。
故选BD。
(3)[3]A.打点计时器应固定在长木板上,且在没有滑轮一端,A错误;
B.开始实验时小车靠近打点计时器一端,B错误;
C.应先接通电源,待打点稳定后再释放小车,C正确;
D.牵引小车的钩码个数要适当,太多的话,小车的加速度会太大,对实验结果会有影响,所以不是越多越好,D错误。
故选C。
(4)①[4]打点计时器电源频率为50Hz,其中相邻的两个计数点还有4个点未画出,所以纸带上打相邻两个的时间间隔是
T=0.02s×5=0.1s
由中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,可得计数点1时小车对应的速度为
②[5]由可求得小车从0到4计数点内的加速度为
25.(21-22高一上·重庆北碚·阶段练习)(1)电火花打点计时器使用的是 (填“”或“”)交流电源,当频率是时,打点计时器每隔 秒打一个点。
(2)根据打点计时器打出的纸带,我们可以从纸带上直接测得的物理量是 。
A.时间间隔 B.位移 C.平均速度 D.瞬时速度
(3)关于打点计时器的使用说法正确的是 。
A.电磁打点计时器使用的是以下的直流电源
B.在测量物体速度时,先让物体运动,后接通打点计时器的电源
C.使用的电源频率越高,打点的时间间隔就越小
D.纸带上打的点越密,说明物体运动得越快
(4)在“探究小车速度随时间变化规律”中,某小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图所示,在纸带上依次选出7个计数点,分别标上O、A、B、C、D、E和F,每相邻的两个计数点间还有四个点未画出,打点计时器所用电源的频率是。
如果测得C、D两点间距,D、E两点间距,则打D点时小车的速度 。
【答案】 220V 0.02 AB C 0.28
【详解】解:(1)[1] 电火花打点计时器使用的是220V交流电源。
[2] 当频率是时,打点计时器每隔秒打一个点。
(2)[3] AB.根据打点计时器打出的纸带,我们可以从纸带上直接测得的物理量是时间间隔和位移,因此AB正确;
CD.平均速度和瞬时速度需要测得时间间隔和位移来进行计算可得,CD错误。
故选AB。
(3)[4] A.电磁打点计时器使用的是6V以下的交流电源,A错误;
B.在测量物体速度时,先接通打点计时器的电源,后让物体运动,B错误;
C.由可知,使用的电源频率越高,打点的时间间隔就越小,C正确;
D.因打点时间间隔不变,因此纸带上打的点越密,说明物体运动得越慢,D错误。
故选C。
(4)[5]由题设条件可知,纸带上相邻两点的时间间隔是
T=5×0.02s=0.1s
由中间时刻的瞬时速度等于平均速度,可得打D点时小车的速度
26.(21-22高一上·宁夏中卫·阶段练习)用电磁打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中,打点计时器的工作频率为50Hz,如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点,相邻计数点间还有四个点未画出。
(1)在实验中,使用打点计时器操作步骤应先 再 (选填“释放纸带”或“接通电源”);
(2)根据运动学有关公式可求得 vB=0.165m/s,vC= m/s,vD=0.263m/s;
(3)利用求得的数值在如图所示的坐标系中做出小车的v-t图线 (以打A点时开始计时),并根据图线求出小车运动的加速度a= m/s2;(结果保留2位有效数字)
(4)将图线延长与纵轴相交,此交点的物理意义是 。
【答案】 接通电源 释放纸带 0.214 0.52(0.50~0.54范围内均给分) 开始计时时小车的速度(或小车在打点计时器打A点时的瞬时速度)
【详解】(1)[1][2]为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取实验数据,应先接通电源,再释放纸带。
(2)[3]打C点时小车的瞬时速度等于打B、D两点间小车的平均速度,即
(3)[4]由题意可知0.1s、0.2s、0.3s时刻分别对应vB、vC、vD,描点后作出一条直线使三点尽可能都在直线上或均匀分布在靠近直线的位置,图线如图
[5]v-t图线的斜率表示加速度,则小车运动的加速度为
(4)[6]图线与纵轴交点的物理意义是开始计时时小车的速度(或小车在打点计时器打A点时的瞬时速度)。
27.(19-20高一上·重庆渝中·阶段练习)某同学利用图甲所示的实验装置,探究物体在水平桌面上的运动规律,物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离后停在桌面上(尚未到达滑轮处)。从纸带上便于测量的点开始,每5个点取1个计数点相邻计数点间的距离如图乙所示,打点计时器电源的频率为。(不计空气阻力,)
(1)所用实验器材除电磁打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端带有滑轮的长木板、绳、钩码、导线及开关外,在下面的器材中,必须使用的还有 (填选项代号)
A.电压合适的交流电源 B.电压合适的直流电源 C.刻度尺 D.秒表 E.天平
(2)计数点4对应的速度大小 (保留两位有效数字)。
(3)物块减速运动过程中加速度的大小为 (保留三位有效数字)。
(4)重物落地瞬间,物块的速度为 (保留三位有效数字)。
【答案】 AC 0.80 2.00 1.28
【详解】解:(1)[1]AB.电磁打点计时器要打点,需要电压合适的交流电源,A正确,B错误;
C.打出的纸带需要测量点间的长度,需要刻度尺,C正确;
D.打点计时器就可以计时,不需要秒表,D错误;
E.可由打出的纸带来计算速度和加速度,所以不需要天平测量物体的质量,E错误。
故选AC。
(2)[2]由题意可知打点周期是
T=0.02×5s=0.1s
计数点4对应的速度大小
(3)[3]由匀变速直线运动的推论,可得物块做减速运动时的加速度大小为
(4)[4]物块加速时有
已知v4=0.80m/s,计数点9对应的速度大小
设物块加速时间为t1,减速时间为t2,则有
t1+ t2=0.5s
由匀变速直线运动速度时间公式可有
解得
v=1.28m/s
28.(20-21高一上·广东·阶段练习)某同学在研究被重物牵引的小车速度随时间变化的关系的实验中得到一条纸带,如图所示O、A、B、C、D、E、F是纸带上的七个计数点,每相邻两个计数点间还有四个点没有画出,用、、、、、表示相邻两个计数点间的距离,用T表示相邻两个计数点间的时间间隔,在纸带的下方用毫米刻度尺测量计数点间的距离(零刻度线与O点对齐)。已知打点计时器电源频率为50Hz,那么,T为 s,B点读数为 cm;可计算出C、D两点间距离 cm;B点对应的速度大小的表达式为 ,OF的平均速度大小的表达式为 ,小车运动的加速度a为 。(表达式用题中字母表示,加速度计算结果保留两位有效数字)。
【答案】 0.10或0.1 0.80 0.90 0.20
【详解】[1]打点计时器的打点周期为0.02s,相邻计数点间有四个点未画出,则A、B两点的时间间隔
[2]B点的读数为
[3]C、D两点间距离
[4]B点的速度
[5]OF段的平均速度
[6]根据
运用逐差法得
29.(20-21高一上·福建厦门·期中)某同学在“用打点计时器测速度”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。其相邻点间的距离如图所示,每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10s。
(1)所用实验器材除电火花打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端带有滑轮的长木板、绳、钩码、线及开关外,在下面的器材中,必须使用的还有 (填选项代号);
A.电压合适的交流电源
B.电压合适的直流电源
C.刻度尺
D.停表
E.天平
(2)在实验中,使用打点计时器操作步骤应先 再 (选填“释放纸带”或“接通电源”);
(3)根据纸带各点间距离判断,小车做 直线运动;
(4)由纸带可知,打点时小车的速度vD= ;
速度
vB
vC
vD
vE
vF
数值(m/s)
0.400
0.479
0.640
0.721
将B、C、D、E、P各个时刻的瞬时速度标在如图所示的直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 。由v-t图象求出小车的加速度大小为 m/s2(结果保留二位有效数字)。
【答案】 AC 接通电源 释放纸带 加速 0.56m/s 见解析 0.80
【详解】(1)[1]打点计时器需要使用交流电源,测计数点间的距离需要刻度尺,该实验不需要直流电压、停表与天平,故选:AC。
(2)[2][3]为充分利用纸带实验时应先接通电源,待打点稳定后,再释放纸带。
(3)[4]由图示纸带可知,在相邻相等时间间隔内,物体运动的位移逐渐变大,小车做加速直线运动。
(4)[5]小车在很短时间内的平均速度近似等于瞬时速度,打D点时小车的速度
[6]根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,让尽可能多的点过直线,不能过直线的点对称分布在直线两侧,根据坐标系内描出的点作出图象如图所示
[7]由图示图象可知,小车的加速度
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